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摘要：煤化工废水是我国水资源的重要组成部分，为解决其废水处理难题，在分析煤化工废水产生特点和所含污染物的基础上，对目前常用的煤化工废水难降解有机物的处理技术进行深入研究。煤化工废水处理技术可分为传统处理技术、氧化处理技术、生物处理技术和膜处理技术等，实际应用中，要根据不同污染物合理采用相应的处理技术，提高废水处理质量。
关键词：煤化工废水；臭氧氧化；Feton氧化法
0引言
煤化工废水中含有大量难降解的有机物，其成分复杂、污染物浓度高，处理难度较大。企业需要掌握目前国内外煤化工废水处理工艺以及特点，通过对各类工艺进行分析和比较，合理选择相应的处理方式，切实提高废水处理质量，实现零排放目标。
1煤化工废水特点
煤化工废水是指煤的转化过程中产生的废水，主要包括煤气化过程中产生的废水、煤液化过程中产生的废水以及煤焦化过程中产生的废水，具有水量大、水质复杂和污染物浓度高等特点。由于煤化工生产过程中存在多种化学反应，导致生产的产品有不同的种类，比如煤气化反应会产生大量CO，而CO会溶于水从而造成水资源污染。在煤液化反应过程中会产生大量含有甲烷、酚等物质的废气，使得废水具有有机污染物和无机污染物双重污染特征。目前，对煤化工废水处理方法主要包括化学氧化法、生物处理法和物理化学处理方法，其中，化学氧化法主要是通过向水中加入氧化剂来降解污染物，生物处理法主要是通过微生物将污染物降解为简单有机物或无机物，物理化学处理法主要是通过对水质和水量进行调节，将污水中的污染物去除，实现达标排放[1]。
2煤化工废水难降解有机物的处理技术
2.1传统处理技术
传统处理技术中，以“吸附+生化”法和“物化+生化”法为主，如“吸附+生物降解”“吸附+化学氧化”等。其中，吸附法主要是利用吸附剂的吸附作用实现废水中污染物的去除，最早应用于石油化工、制药等行业。物化法是在传统活性炭材料的基础上，通过物理和化学方法对废水中污染物进行去除，其应用主要包括臭氧催化氧化、紫外光催化氧化等。物化法通过在废水中加入强氧化剂来实现对污染物的去除，其中，氧化处理法主要是利用氧化剂（如NaOH和H2O2等）来处理废水。
现阶段，煤化工废水中主要存在的污染物类型有CODcr、BOD5、色度以及氨氮等。吸附法是利用吸附剂，如活性炭、分子筛等，将污染物从废水中分离出来。活性炭、分子筛等吸附剂由于比表面积大，去除效率高、成本低，从而在煤化工废水处理中得到了广泛应用。以活性炭为例，在煤化工废水中应用最多的是活性炭和蜂窝状活性炭等吸附剂，对难降解有机物有很好的去除效果。但是，活性炭吸附剂由于自身吸附性较差，导致处理效果不稳定，并且随着使用次数的增加，吸附效果逐渐降低。另外，活性炭存在再生周期较短、价格相对较高和不易保存等缺点，也使其在煤化工废水处理中的应用受到了限制。而物化法是在传统的活性炭材料基础上，增加催化剂或者其他成分，促进污染物在水中的吸附和氧化反应。常用的催化剂有Fe（OH）3、Fe（OH）2、Fe2O3、NiO和TiO2等。活性炭材料包括：煤质活性炭和木屑等。此方法主要是通过催化剂的催化作用，将水中的有机物氧化成小分子有机物，达到净化废水的目的。催化剂和其他材料结合使用后，可以降低污染物的浓度，并增强处理效果。以臭氧催化氧化为例，其操作条件为废水pH值为6.5、反应温度为25℃、反应时间为60 min，氧化剂用量为理论用量的10％。经实验发现，臭氧催化氧化反应对废水中的CODcr去除率达到96％以上。目前，物化法还在不断探索和优化中，对于高浓度难降解废水的处理效果仍然有待提高。
2.2氧化处理技术
2.2.1臭氧氧化处理技术
臭氧在水中的化学性质为强氧化剂，能与废水中的有机物发生氧化反应，可以有效去除废水中的难降解有机物。由于臭氧的强氧化性，在反应过程中会产生大量自由基，如OH，这些自由基能与污染物进行化学反应，并破坏其分子结构，最终达到降解污染物的目的。因此，该技术具有巨大的应用价值和发展前景。
2.2.2 Feton氧化法
Feton氧化法是利用强氧化剂使难降解有机物分子发生断裂、脱羧和重排等反应，从而达到降解有机物的目的。该方法具有氧化效率高、能耗低、适用范围广和操作简单等优点，是煤化工废水处理的主要方法之一。但该方式存在能耗大、成本高等缺点，因此，近年来，国内外学者致力于研究新型氧化方法。目前，有学者提出了多种类氧化法技术，如Feton-Following法（FOS）、FetonO-FOS等。其中，采用化学试剂和催化剂法生成的H2O2作为氧化剂的方式被称为类氧化方法。与传统氧化方法相比，该技术主要是采用化学试剂和催化剂的方法，可以有效减少副反应，使H2O2在反应过程中有更好的稳定性，避免有毒有害物质对环境造成二次污染。并且该方法不需要外加氧化剂，不会形成二次污染。另外，研究表明，该方式还能有效地降低废水的色度和COD，焦化废水COD去除率可达96％以上、色度去除率达到97％以上。而与类Feton氧化法相比，直接接触式Feton氧化方法具有反应温度低、能耗小和设备简单等优点。但其存在反应时间长、催化剂消耗高等缺点。为了提高氧化效率和降低设备运行成本，可将多种氧化方法联合使用[2]。
2.2.3超声波氧化技术
超声波氧化技术主要是利用超声波的空化效应产生的羟基自由基氧化废水中的污染物，进而实现污水处理。不同功率、不同频率下，超声波对含酚废水的降解效果随着功率密度增大，去除率有所提高。但是，随着频率增大，超声波对含酚废水的处理效果下降。在不同频率下，随着功率密度增加，含酚废水的去除率提高。但同时也发现，超声功率密度增大时，废水中酚浓度变化不大，并且使用超声波在有机溶剂中进行催化氧化时，其超声频率、超声波强度对有机物去除效果会有所影响，超声频率和超声波强度增加均有利于提高有机物去除率，超声频率对COD的去除率影响不大，而超声波强度增大后，COD去除率提高。在研究过程中发现，当采用超声波技术处理焦化废水，超声功率为300 W时，处理效果最好。在最佳处理条件下，即超声时间为100 min、超声功率为200 W，废水COD去除率可达到100％。通过考察不同H2O2投加量对COD去除率的影响，发现当H2O2投加量为1.2 L时，处理效果最好。
2.2.4电催化氧化技术
电催化氧化技术可用于难降解有机物的处理，对煤化工废水中的有机污染物具有良好的处理效果，但其能耗高、效率低和占地面积大等缺点，在一定程度上限制了该技术的推广与应用。为降低能耗，提高电催化氧化效率，研究者对电解电极材料进行了改进。近年来，使用聚四氟乙烯（PTFE）作为电极材料的研究较为广泛，主要是采用电沉积法，在PTFE电极上制备出新型电极材料-PTFE/Ti/RuO2，将电催化氧化法与高级氧化技术相结合。在最佳实验条件下，PTFE/Ti/RuO2/RuO2对废水中COD去除率达到93％。另外，为了使处理后的废水更好地满足后续生化处理的需求，进行了相关研究，主要有电催化还原技术和电催化氧化技术。
2.3生物处理技术
生物处理技术主要有好氧生物处理、厌氧生物处理。目前，煤化工废水中主要使用的生物处理技术有好氧活性污泥法、接触氧化法、生物膜法以及生物流化床技术等。其中，好氧活性污泥法主要应用在处理煤化工废水中的难降解有机物中，由于废水中的有机物多为难降解有机物，因此，需要采取一定的技术措施才能有效去除废水中的污染物。目前，好氧活性污泥法主要分为三种类型，分别是间歇式活性污泥法、连续式活性污泥法以及SBR工艺。好氧活性污泥法的工艺原理十分简单，即在反应器内通过生物膜对有机物进行吸附降解，最终实现对废水的净化处理。从目前的应用情况来看，厌氧生物处理技术主要应用在煤化工废水中的难降解有机物当中，具有成本低、能耗低以及运行稳定等优势。但是，厌氧生物处理技术也存在一定的局限性，首先，该工艺的污泥负荷比较大，会导致污水中含有大量污泥。其次，该技术在运行过程中存在较高的有机负荷以及污泥膨胀问题，需要在一定程度上进行人工干预，如果人工干预较少，就会导致运行过程中出现污泥膨胀以及设备故障等问题，并且该技术在运行过程中对水质、温度等条件有较高的要求。
2.4膜处理技术
膜处理技术主要是利用高分子材料制成，具有抗污染能力强、通量大、能耗低以及稳定性好等优点，有着较高的应用价值。其中，反渗透膜是一种过滤介质，具有很强的选择性和分离性能，目前，被广泛应用于煤化工废水的处理中，对水中COD和氨氮的去除率可达90％以上，对有机污染物和总氮也有着较好的去除效果，尤其是高盐度煤化工废水，具有较高的脱盐率。但是，在长期使用过程中会发生膜堵塞问题。纳滤技术是在反渗透技术基础上发展起来的，可应用于煤化工废水的脱盐处理，对水中COD、氨氮等污染物有着较好的去除效果。但由于纳滤技术膜面积较小，且分离性能易受外界环境因素影响，在应用过程中仍然会受到一定的局限。超滤技术是将反渗透与纳滤技术结合起来的一种新型分离技术，对煤化工废水中的有机物和无机物都有着良好的去除效果，并且在运行过程中能耗较低，应用价值较高。
3结论
煤化工是工业污染的重要源头，其废水污染物含量较高，如不能及时进行处理，会对环境造成严重污染。企业需要了解煤化工废水的特点，从废水处理工艺以及流程上入手，明确污染物种类，根据不同污染物合理采取相应的处理技术，进而提高废水处理质量，为煤化工废水处理提供参考。
参考文献
[1]杨嘉春，强长棣.厌氧氨氧化技术处理煤化工废水启动试验研究[J].中国煤炭，2018，44（7）：96-100.
[2]张呈程.煤化工废水难降解有机物的处理研究[J].山西化工，2021（4）：205-207.
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